專利名稱：寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及復合材料領域，尤其涉及一種寬頻帶透波材料及其制備方法。
背景技術：
透波材料是指對一定頻帶內(nèi)電磁波透過率較高的一類材料，廣泛應用于制備各種天線罩，透波材料通常具有較低的介電常數(shù)和介電損耗，并且介電性能不隨溫度和頻率的變化產(chǎn)生明顯的變化。對于寬頻帶透波材料，多采用多層結(jié)構(gòu)來滿足頻帶寬度的要求。目前常用的多層結(jié)構(gòu)透波材料包括A、B、C型夾層等。A型夾層是一種三層對稱結(jié)構(gòu)，它由里外兩層比較致密的高介電常數(shù)的薄的表層(纖維增強樹脂基復合材料)和低介電常數(shù)、低損耗低密度的多孔芯層(如多孔材料、泡沫、蜂窩材料等)組成；B型夾層結(jié)構(gòu)也是一種三層對稱結(jié)構(gòu)，與A型夾層不同的是它是由兩層低介電常數(shù)、低密度的表層和致密的、高介電常數(shù)芯層組成；C型夾層結(jié)構(gòu)由兩層A型夾層結(jié)構(gòu)組合而成，該結(jié)構(gòu)電磁透波性能較好。其中，A型夾層在泡沫夾芯厚度較小時可實現(xiàn)寬頻帶透波性能，但其力學性能較差，難以滿足使用要求；而當泡沫夾芯厚度較大時諧振峰較多，難以實現(xiàn)寬頻帶透波性能。B 型夾層力學性能較好，但其要求外層材料介電常數(shù)較低，且對單層厚度的魯棒性要求較高， 使得工藝實現(xiàn)難度較大。而C型夾層結(jié)構(gòu)由兩層A型夾層組合而成，它能進一步抵消獨立的 A型夾層的剩余反射、擴充頻帶或?qū)Υ笕肷浣欠秶黾舆m應性，但此結(jié)構(gòu)透波率對入射角的變化比較敏感。從改善寬頻段透波性能和力學性能的角度考慮，實際制備工藝最有望實現(xiàn)的應為C型夾層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種透波功能優(yōu)良、集透波和承載功能于一體、結(jié)構(gòu)簡單且性價比高的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料及其制備方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案
一種寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括依次疊加并緊密結(jié)合的外蒙皮層、第一泡沫夾芯層、中間蒙皮層、第二泡沫夾芯層和內(nèi)蒙皮層，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層由連續(xù)石英纖維增強樹脂基復合材料制成，所述第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層由聚氨酯泡沫制成，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的介電常數(shù)為3. 1 3. 2，損耗角正切值為0. 00O.01 ；所述第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層的介電常數(shù)為1. l(Tl. 15，損耗角正切值為0. 005、. 006。作為本發(fā)明的透波材料的進一步改進
上述的透波材料中，所述外蒙皮層的厚度優(yōu)選為0.4 mm 0.6 mm，所述中間蒙皮層的厚度優(yōu)選為0.4 mm 0.6 mm，所述內(nèi)蒙皮層的厚度優(yōu)選為0. 4 mm 0.6 mm，所述第一泡沫夾芯層的厚度優(yōu)選為2.1 mm 2. 3 mm，所述第二泡沫夾芯層的厚度優(yōu)選為2. 1 mm 2. 3mm。上述的透波材料中，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的厚度相等，所述第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層的厚度相等。上述的透波材料中，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的樹脂基體為E-44環(huán)氧樹脂。作為一個總的技術構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，包括以下步驟
(1)材料準備準備石英纖維布和聚氨酯泡沫，配制樹脂膠液；
(2)制備成型按照所述透波材料各層的鋪層順序和各層厚度，采用手糊工藝進行預成型，最后經(jīng)固化得到所述寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。作為本發(fā)明的制備方法的進一步改進
上述的制備方法中，所述樹脂膠液是由質(zhì)量比為100 (8 10) (5 10)的E-44 環(huán)氧樹脂、二乙烯三胺和丙酮攪拌混合而成的。上述的制備方法中，所述聚氨酯泡沫為KlOO聚氨酯泡沫。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、本發(fā)明的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料為五層結(jié)構(gòu)，以石英纖維作為蒙皮增強材料，泡沫夾芯為聚氨酯硬質(zhì)泡沫，材料成本低廉且使該透波材料具有較好的韌性和強度， 從而具有較好的承載能力；并可以在厚度較小的情況下實現(xiàn)寬頻透波特性，這便能有效減輕產(chǎn)品重量，滿足部件的輕量化需求；該透波材料的C型夾層結(jié)構(gòu)是由兩層A型夾層組合而成，它能進一步抵消獨立的A型夾層的剩余反射、擴充頻帶或?qū)Υ笕肷浣欠秶黾舆m應性， 從而使其具有良好的透波性能，因此，該透波材料具有優(yōu)良的寬頻透波特性以及力學性能， 可替代目前普遍采用的蜂窩夾芯透波材料，在滿足部件使用要求的前提下賦予其優(yōu)良的透波功能。2、本發(fā)明的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，原料來源廣泛，通過現(xiàn)有常規(guī)的樹脂基復合材料成型工藝即可制備成型，整個制備工藝步驟簡單，可有效應用于工業(yè)化生產(chǎn)，并可以用來制備大尺寸復雜形面構(gòu)件。


圖1是本發(fā)明的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明具體實施例1的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的實物照片；
圖3為本發(fā)明具體實施例1的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的透波率曲線圖。圖例說明
1、外蒙皮層；2、第一泡沫夾芯層；3、中間蒙皮層；4、第二泡沫夾芯層；5、內(nèi)蒙皮層。
具體實施例方式以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例1
如圖1所示，本發(fā)明的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，包括依次疊加并緊密結(jié)合的外蒙皮層1、第一泡沫夾芯層2、中間蒙皮層3、第二泡沫夾芯層4和內(nèi)蒙皮層5，外蒙皮層1、中間蒙皮層3和內(nèi)蒙皮層5由連續(xù)石英纖維增強樹脂基復合材料制成，第一泡沫夾芯層 2和第二泡沫夾芯層4由聚氨酯泡沫制成。外蒙皮層1、中間蒙皮層3和內(nèi)蒙皮層5的厚度均為0. 5 mm，介電常數(shù)為3. 15，損耗角正切值為0. 0094 ；第一泡沫夾芯層2和第二泡沫夾芯層4的厚度2. 18mm，介電常數(shù)為1. 12，損耗角正切值為0. 0056。該寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，是通過以下步驟制備得到的
(1)材料準備
a.準備石英纖維布和聚氨酯泡沫；
b.配制樹脂膠液按質(zhì)量比為100 10 10的比例將E-44環(huán)氧樹脂(中國石化巴陵分公司)、二乙烯三胺(作為固化劑)和丙酮(作為稀釋劑)攪拌混合均勻，制備成樹脂膠液；
(2)制備成型:
將石英纖維布和KlOO聚氨酯泡沫，按照透波材料所需的鋪層順序和各層厚度，采用手糊工藝鋪設并預成型，經(jīng)固化(60°C條件下固化4 h)后，得到本發(fā)明的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。上述制得的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的實物照片如圖2所示，實測透波率曲線如圖3所示。由測試結(jié)果可見，實施例制備的透波材料的透波率在12GHz 31GHz 均大于80%，具有較好的寬頻透波功能。實施例2:
如圖1所示，本發(fā)明的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，包括依次疊加并緊密結(jié)合的外蒙皮層1、第一泡沫夾芯層2、中間蒙皮層3、第二泡沫夾芯層4和內(nèi)蒙皮層5，外蒙皮層 1、中間蒙皮層3和內(nèi)蒙皮層5由連續(xù)石英纖維增強樹脂基復合材料制成，第一泡沫夾芯層 2和第二泡沫夾芯層4由聚氨酯泡沫制成。外蒙皮層1、中間蒙皮層3和內(nèi)蒙皮層5的厚度均為0. 6 mm，介電常數(shù)為3. 2，損耗角正切值為0. 0096 ；第一泡沫夾芯層2和第二泡沫夾芯層4的厚度2. 1mm，介電常數(shù)為1. 15，損耗角正切值為0. 0054。該寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，是通過以下步驟制備得到的
(1)材料準備
a.準備石英纖維布和聚氨酯泡沫；
b.配制樹脂膠液按質(zhì)量比為100 9 8的比例將E-44環(huán)氧樹脂(中國石化巴陵分公司)、二乙烯三胺(作為固化劑)和丙酮(作為稀釋劑)攪拌混合均勻，制備成樹脂膠液；
(2)制備成型:
將石英纖維布和KlOO聚氨酯泡沫，按照透波材料所需的鋪層順序和各層厚度，采用手糊工藝鋪設并預成型，經(jīng)固化(60°C條件下固化4 h)后，得到本發(fā)明的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。上述制得的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的透波率在12GHz 31GHz均大于 80%,具有較好的寬頻透波功能。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例， 與本發(fā)明構(gòu)思無實質(zhì)性差異的各種工藝方案均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括依次疊加并緊密結(jié)合的外蒙皮層、第一泡沫夾芯層、中間蒙皮層、第二泡沫夾芯層和內(nèi)蒙皮層，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層由連續(xù)石英纖維增強樹脂基復合材料制成，所述第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層由聚氨酯泡沫制成，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的介電常數(shù)為3. 1 3. 2，損耗角正切值為0. 009 0. 01 ；所述第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層的介電常數(shù)為1. 10 1. 15，損耗角正切值為0. 005 0. 006。
2.根據(jù)權利要求1所述的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的厚度均為0.4 mm 0.6 mm，所述第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層的厚度均為2. 1 mm 2. 3 mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于，所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的厚度相等，所述第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層的厚度相等。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料，其特征在于， 所述外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的樹脂基體為E-44環(huán)氧樹脂。
5.一種如權利要求1 4中任一項所述的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，包括以下步驟(1)材料準備準備石英纖維布和聚氨酯泡沫，配制樹脂膠液；(2)制備成型按照所述透波材料各層的鋪層順序和各層厚度，采用手糊工藝進行預成型，最后經(jīng)固化得到所述寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料。
6.根據(jù)權利要求5所述的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，其特征在于，所述樹脂膠液是由質(zhì)量比為100 (8 10) (5 10)的E-44環(huán)氧樹脂、二乙烯三胺和丙酮攪拌混合而成的。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫為Kioo聚氨酯泡沫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬頻帶樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的透波材料及其制備方法，該透波材料包括依次疊加并緊密結(jié)合的外蒙皮層、第一泡沫夾芯層、中間蒙皮層、第二泡沫夾芯層和內(nèi)蒙皮層，外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層由連續(xù)石英纖維增強樹脂基復合材料制成，第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層由聚氨酯泡沫制成，外蒙皮層、中間蒙皮層和內(nèi)蒙皮層的介電常數(shù)為3.1～3.2，損耗角正切值為0.009～0.01；第一泡沫夾芯層和第二泡沫夾芯層的介電常數(shù)為1.10～1.15，損耗角正切值為0.005～0.006；該制備方法包括準備增強材料并按照鋪層順序和各層厚度鋪設增強材料，預成型并固化后即得。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單且性價比高的優(yōu)點。
文檔編號B32B27/40GK102303441SQ201110189540
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權日2011年7月7日
發(fā)明者劉海韜, 周永江, 王 義, 王軍, 程海峰 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學